FR2475803A1 - HETERO-JUNCTION LIGHT EMITTING DIODE - Google Patents

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Abstract

A.DIODE EMETTRICE DE LUMIERE A HETERO-JONCTION. B.DIODE EMETTRICE DE LUMIERE COMPORTANT SUR UN SUBSTRAT 1 UNE REGION 2 A SEMI-CONDUCTEUR DE TYPE P AYANT UNE CONCENTRATION DE PORTEURS P TELLE QUE:4.510CMP2.510CMET UNE REGION 3 A SEMI-CONDUCTEUR DE TYPE N AYANT UN INTERVALLE DE BANDE PLUS LARGE QUE CELUI DE LA REGION DE TYPE P ET UNE CONCENTRATION N EN PORTEURS TELLE QUE:210CMN110CMET QUI CONSTITUENT L'HETERO-JONCTION PN 6 AVEC LA REGION 2 DE TYPE P. C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX DIODES EMETTRICES DE LUMIERE.A. HETERO-JUNCTION LIGHT EMITTING DIODE. B. LIGHT EMITTING DIODE CONTAINING ON A SUBSTRATE 1 A REGION 2 A SEMICONDUCTOR OF TYPE P HAVING A CONCENTRATION OF CARRIERS P SUCH AS: 4.510CMP2.510CMET A REGION 3 A SEMICONDUCTOR OF TYPE N HAVING A BAND INTERVAL PLUS LARGE THAN THAT OF THE P-TYPE REGION AND A CONCENTRATION N IN CARRIERS SUCH AS: 210CMN110CMET WHICH CONSTITUTE THE PN 6 HETERO-JUNCTION WITH THE TYPE PC REGION 2 THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO LIGHT-EMITTING DIODES.

Description

La présente invention est relative à un dispositif rayonnant à semi-The present invention relates to a semi-radiating device

conducteur, et plus particulièrement à une diode émettrice de lumière ayant une hetero-jonction et  conductor, and more particularly to a light-emitting diode having a hetero-junction and

émettant de la lumière incohérente.  emitting incoherent light.

Les dispositif-. rayonnants à semi-conducteurs sont habituellement constitués de semi-conducteurs compound ou bien de semi-conducteurs compound à cristaux mélangés. Les procédés de fabrication imposent différentes limitations à la structure de ces dispositifs à semiconducteurs. La formation d'une région dopée est habituellement effectuée par diffusion  The devices-. Solid state radiators typically consist of compound semiconductors or compound crystal semiconductors. Manufacturing processes impose different limitations on the structure of these semiconductor devices. Formation of a doped region is usually done by diffusion

ou par croissance épitaxiale en phase liquide.  or by epitaxial growth in the liquid phase.

On va maintenant décrire un certain  We will now describe a certain

nombre d'exemples de diodes émettrices de lumière classiques.  number of examples of conventional light emitting diodes.

Une diode émettrice de lumière GaAsP est constituée d'un substrat GaAs de type n, d'une couche épitaxiale GaAsP de type n formée sur le substrat GaAs de type n +, et une région de type p qui est diffusée sélectivement dans la couche  A GaAsP light emitting diode consists of an n-type GaAs substrate, an n-type GaAsP epitaxial layer formed on the n + type GaAs substrate, and a p-type region that is selectively diffused in the n-type GaAsP layer.

GaAsP de type n. La région de diffusion de type p a une concen-  GaAsP of type n. The p-type diffusion region has a concentration

tration typique en impureté de l'ordre de 1 x 10 18cm 3 et elle est formée de façon à être mince, se situant au-dessous de plusieurs micromètres, pour éviter que la lumière qui se propage soit absorbée de façon excessive dans cette région de type p. La lumière sortante est extraite de la face de cette région de  typical of impurity on the order of 1 x 10 18 cm 3 and is thin so as to be below several micrometers to prevent excessive light being absorbed in this region of type p. The outgoing light is extracted from the face of this region of

type p située à l'opposé du substrat.  p type located opposite the substrate.

Une diode émettrice de lumière GaP est  A GaP light emitting diode is

constituée d'un substrat GaP de type n+, d'une couche épita-  consisting of an n + type GaP substrate, an epitaxial

xiale GaP de type n, et d'une couche épitaxiale GaP de type p, ces deux dernières couches épitaxiales étant successivement cultivées sur le substrat GaP de type n * La couche de type p a une concentration typique en impureté de l'ordre de 1 x 1018cm * La lumière sortante est extraite sur le côté de cette couche de type p. UJne diode émettrice de lumière GaAs a une structure similaire à celle de la diode émettrice de lumière GaP précédemment mentionnée. Lacouche superficielle de type p a une concentration typique en impureté de ltordre de 2 x 10 8cm * La lumière sortante est extraite des deux côtés de la couche superficLelle de type p ou bien sur le côté du  xiale n-type GaP, and a p-type epitaxial GaP layer, these two last epitaxial layers being successively grown on the n-type GaP substrate. The p-type layer has a typical impurity concentration of about 1 × 1018cm * The outgoing light is extracted on the side of this p-type layer. A GaAs light emitting diode has a structure similar to that of the previously mentioned GaP light emitting diode. P-type surface layer at a typical impurity concentration of about 2 x 10 8 cm. The outgoing light is extracted from both sides of the p-type surface layer or on the side of the p-type surface layer.

substrat de type n+ (dans ce dernier cas le substrat est partiel-  n + type substrate (in the latter case the substrate is partially

lement décapé aux emplacements o la lumière sortante doit être extraite). Une diode émettrice de lumière GaAlAs est constituée dtun substrat GaAs de type p +, d'une couche épitaxiale Ga1 AlxAs de type p formée sur le substrat GaAs, et une couche épitaxiale Ga 1= AlyAs de type n formée sur la couche épitaxiale  pickled where the outgoing light is to be extracted). A GaAlAs light emitting diode consists of a p + type GaAs substrate, a p-type Ga1 AlxAs epitaxial layer formed on the GaAs substrate, and an n-type Ga 1 AllyAs epitaxial layer formed on the epitaxial layer.

de type p. Les rapports de mélanges x et y sont choisis pour-  type p. The mixture ratios x and y are chosen for

satisfaire à la condition x < y de façon à extraire effectivement la lumière sortante sur le c8té de la couche épitaxiale de type n. La couche épitaxiale de type n a une concentration typique en  satisfy the condition x <y so as to effectively extract the outgoing light on the side of the n-type epitaxial layer. The n-type epitaxial layer has a typical concentration of

impureté de l'ordre de 1 x 1o17cm 3.  impurity of the order of 1 x 10 17 cm 3.

Il coit être entendu qu'il existe pour les diodes émettrices de lumière de nombreux types dé structures et que différentes considérations doivent être prises en compte  It should be understood that there are many types of light emitting diodes and different considerations need to be taken into account.

pour ces différentes structures.for these different structures.

Habituellement dans les diodes émettrices de lumière à semi-conducteurs compound des groupes III-V il est plus facile d'obtenir une meilleure efficacité d'émission de  Usually in compound III-V compound semiconductor light emitting diodes it is easier to obtain better emission efficiency from

lumière dans les régions de type p que dans les régions de type n.  light in p-type regions only in n-type regions.

Les diodes émettrices de lumière utilisent l'émission spontanée de radiation par contraste avec l'émission stimulée de radiation dans les lasers à semi-conducteurs. En conséquence la durée de vie des porteurs minoritaires dans une diode émettrice de lumière est relativement longue. Les porteurs minoritaires injectés dans une région radiative à travers une jonction pn présentent une large possibilité de capture par  Light-emitting diodes use spontaneous radiation emission in contrast to stimulated radiation emission in semiconductor lasers. As a result, the lifetime of the minority carriers in a light-emitting diode is relatively long. Minority carriers injected into a radiative region through a pn junction have a large possibility of capture by

des centres de recombinaison non radiatifs et d'y être recom-  non-radiative recombination centers and to be recom-

binés avec des porteurs majoritaires sans émettre de rayons lumineux. Il est donc très important de réduire les centres de recombinaison non radiatifs dans la région radiative d'une diode  bined with majority carriers without emitting light rays. It is therefore very important to reduce the non-radiative recombination centers in the radiative region of a diode

émettrice de lumière.light emitting.

Les défauts du réseau sont largement respon-  Network faults are largely responsible for

sables de la production de centres de recombinaison non radiatifs.  sands of the production of non-radiative recombination centers.

Habituellement l'une des régions de type p et des régions de type n constituant une jonction pn à une densité plus faible de centres de recombinaison non radiatifs et constitue une région principalement radiative. Dans le cas GaAs et de Ga Al xAs des défauts ont plus de probabilités de se former dans une région de type n que dans une région de type p. Dans une région de type n dopée avec une impureté donneuse telle Te, Se ou bien S, il peut se former des lacunes qui constituent une compensation  Usually one of the p-type regions and n-type regions constitutes a pn junction at a lower density of non-radiative recombination centers and constitutes a predominantly radiative region. In the GaAs and Ga Al xAs case, defects are more likely to form in an n-type region than in a p-type region. In an n-type region doped with a donor impurity such as Te, Se or S, gaps may be formed which constitute a compensation.

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électrique pour les atomes donneurs. La densité de telles  for the donor atoms. The density of such

lacunes est considérée comme étant proportionnelle à la concen-  gaps is considered to be proportional to the concentration

tration de dopage. De telles lacunes et/ou les combinaisons de lacunes et d'lmp-retés donneuses sont considérées comme étant effectivement des centres n-on radiatifs. Dans une diode émettrice de lumière ayant une jonction homo pn diffusée, du zinc (Zn) est habituellement diffusée en tant qu'impureté accepteuse dans un cristal de type n. Il est très difficile de diffuser une impureté donneuse dans un cristal de type p, du fait qu'il n'y a pas d'impureté donneuse ayant une grande constante de diffusion comme celles  doping. Such gaps and / or combinations of gaps and donor lmp-residues are considered to be effectively n-on radiative centers. In a light emitting diode having a diffused homo junction, zinc (Zn) is usually diffused as an acceptor impurity in an n-type crystal. It is very difficult to diffuse a donor impurity in a p-type crystal, since there is no donor impurity with a large diffusion constant like those

du zinc.zinc.

L.a diffusion du zinc rend naturellement la concentration de porteurs dans la région de type p supérieure à celle de la région de type n. La concentration du zinc diffusée ne doit pas être trop élevée de faonr à maintenir de bonnes propriétés du cristal de la région diffusée de type p. La région de type n à l'intérieur de laquelle le zinc est diffusé doit avoir une concentration d'impureté plus faible que celle dans la diffusion de type p. De ce fait il est difficile d'augmenter l'injection de porteurs minoritaires dans la région radiative  The diffusion of zinc naturally makes the concentration of carriers in the p-type region greater than that of the n-type region. The concentration of the diffused zinc should not be so high as to maintain good crystal properties of the p-type scattered region. The n-type region within which the zinc is diffused must have a lower impurity concentration than that in the p-type diffusion. As a result, it is difficult to increase the injection of minority carriers into the radiative region.

à travers la jonction pn.through the pn junction.

Les diodes émettrices de lumière fabriquées  Light emitting diodes manufactured

par épitaxie en phase liquide présentent généralement une effi-  by liquid phase epitaxy are generally effective.

cacité d'émission de lumière supérieure à celle des diodes émet-  higher light emission than the diodes emitting

trices de lumière diffusées. Les couches épitaxiques ont des  scattered light. Epitaxial layers have

densités de défauts moindres que celles des régions diffusées.  Fault densities lower than those of the scattered regions.

En outre toute combinaison de concentration d'impureté peut  In addition any combination of impurity concentration can

être sélectionnée pour une jonction pn cultivée épitaxialement.  be selected for a pn junction grown epitaxially.

En conséquence dans une diode épitaxiale à homo jonction pn, les concentrations de porteurs des régions respectives sont choisies pour maximiser l'efficacité de l'injection de porteurs minoritaires dans la région radiative. Par exemple dans une diode émettrice de lumière ayant une région radiative de type p, la concentration de porteurs de la région de type p est choisie suffisamment basse comparée a celle de la région de type n pour augmenter l'injection d'électrons dans la région de type p par rapport à l'injection de trcus dans la région de type n. Dans tous les cas la région radiative est prévue pour avoir une concentration d'impurete basse afin d'augmenter l'efficience pour  Accordingly, in a pn-homo epitaxial diode, the carrier concentrations of the respective regions are chosen to maximize the efficiency of the minority carrier injection into the radiative region. For example, in a light-emitting diode having a p-type radiative region, the carrier concentration of the p-type region is chosen to be sufficiently low compared to that of the n-type region to increase electron injection into the region. of type p with respect to the injection of trcus into the n-type region. In all cases the radiative region is expected to have a low impurity concentration in order to increase the efficiency for

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l'injection et l'efficience pour l'émission de lumière.  injection and efficiency for light emission.

La diode émettrice de lumière à hetero-  The light emitting diode

jonction présente l'avantage de produire un effet de fenêtre tel que décrit ci-dessus et peut avoir une efficience externe plus élevée que la diode émettrice de lumière à homo-jonction. La diode à hetero-jonction peut présenter d'autes avantages par rapport à la diode émettrice de lumière à homo-jonction mais ces supériorités n'ont pas été pleinement exploitées. Un objectif de la présente invention est de créer une diode émettrice de lumière à hetero-jonction  The junction has the advantage of producing a window effect as described above and may have a higher external efficiency than the homo-junction light emitting diode. The hetero-junction diode may have other advantages over the homo-junction light-emitting diode, but these superiorities have not been fully exploited. An object of the present invention is to create a hetero-junction light emitting diode

présentant une excellente efficience quantique externe.  exhibiting excellent external quantum efficiency.

Un autre objectif de la présente invention est de créer une diode émettrice de lumière à hetero-jonction du type décrit ci-dessus, qui a des-concentrations optimales de porteurs dans les régions respectives de type p et de type n  Another object of the present invention is to provide a hetero-junction light emitting diode of the type described above, which has optimal carrier concentrations in the respective p-type and n-type regions.

qui constituent la jonction p n.which constitute the junction p n.

Un autre objectif de la présenté invention est de créer une diode émettrice de lumière à hetero-jonction du type décrit ci-dessus qui présente une-région radiative d'une  Another object of the present invention is to create a hetero-junction light emitting diode of the type described above which has a radiative region of a

épaisseur optimale.optimal thickness.

Dans une diode émettrice de lumière a hetero-jonction, la région de type p et la région de type n peuvent avoir des intervalles de pentes différents. Dans un tel cas, l'efficience de l'injection dans les régions respectives de type p et de type n est principalement déterminée par la différence dans les intervalles de bandes, et non plus par les concentrations de porteurs dans les régions respectives de type p et de type n. L'auteur de la présente invention a considéré que la région radiative doit avoir une concentration élevée d'impureté pour augmenter la concentration des centres de recombinaison rayonnants- Une concentration excessivement élevée d'impureté toutefois augmenterait les différents défauts du cristal telsque les lacunes et abaisseraient l'efficience de l'émission de lumière. En conséquence il doit exister des limites  In a hetero-junction light emitting diode, the p-type region and the n-type region may have different slope intervals. In such a case, the efficiency of the injection into the respective p-type and n-type regions is mainly determined by the difference in the band intervals, and not by the carrier concentrations in the respective p-type regions. and of type n. The author of the present invention has considered that the radiative region must have a high concentration of impurity to increase the concentration of the radiating recombination centers. An excessively high concentration of impurity however would increase the various defects of the crystal such as the gaps and would lower the efficiency of light emission. Consequently, there must be limits

optimales de la concentration de porteurs pour la région rayon-  optimal carrier concentration for the

nante. L'autre région, pour injecter des porteurs minoritaires  nante. The other region, to inject minority carriers

dans la région rayonnante présente de préférence une concentra-  in the radiating region preferably has a concentration

tion élevée de porteurs pour abaisser la résistivité et pour injecter une quantité suffisante de porteurs minoritaires dans  carriers to lower the resistivity and to inject a sufficient quantity of minority carriers

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la région radiative. Une concentration excessivement élevée d'impureté toutefois augmenterait les différents défauts du  the radiative region. An excessively high concentration of impurity, however, would increase the various defects of the

cristal et abaisserait l'efficience de l'émission de lumière.  crystal and would lower the efficiency of light emission.

En consequence il doit également existez une gamme optimum de de concentration de porteurs pour la région injectrice. Dans les diodes émettrices de lumière GaAs et GaAlAs la région principalement radiative est de préférence une région de type p puisque les défauts du réseau ont plus de probalités de se former dans une région de type n que dans une région de type p. L'impureté de type p peut être du zinc (Zn), du germanium (Ge), etc... Parmi les différentes impuretés de type p, le zinc donne la meilleure efficience d'émission. Le zinc toutefois a une grande constante de diffusion et peut en conséquence diffuser à l'intérieur de la région de type n pendant la culture. Si la diffusion de zincdans la région de type n est intense, la partie de cette région de type n adjacente à la région de type p peut être inversée dans le type p et l'emplacement de la jonction p et n peut être modifié. Un tel déplacement de la jonction p n changerait la longueur d'onde de l'émission en une longueur donc plus courte et transformerait l'hetero-jonction p n en une homo-jonction p n. Ce facteur impose également une limite supérieure à la concentration de porteurs dans les régions de type p.  Accordingly, there must also be an optimum range of carrier concentration for the injector region. In the GaAs and GaAlAs light-emitting diodes the predominantly radiative region is preferably a p-type region since the defects of the grating are more likely to form in an n-type region than in a p-type region. The impurity of type p can be zinc (Zn), germanium (Ge), etc. Among the various impurities of type p, zinc gives the best emission efficiency. Zinc, however, has a large diffusion constant and can therefore diffuse into the n-type region during cultivation. If the zinc diffusion in the n-type region is intense, the part of this n-type region adjacent to the p-type region can be inverted in the p-type and the location of the p-and n-junction can be modified. Such a displacement of the junction p n would change the wavelength of the emission into a shorter length and transform the hetero-junction p n into a homo-junction p n. This factor also imposes an upper limit on carrier concentration in p-type regions.

En accord avec les résultats de l'expéri-  In agreement with the results of the experi-

mentation conduite par l'auteur de la présente invention, il  mentation conducted by the author of the present invention, he

a été trouvé que les efficiences d'émission externes les meil-  external emission efficiencies have been found to be the best

leures sont obtenues lorsque la région de type p a une concen-  are obtained when the p-type region has a concentration

tration p de porteurs se situant dans les limites de 4.5 x 107 < p < 2.5 x 10 18(cm-3) et lorsque la région de type n a une concentration de type n de porteurs se situant dans les  tration p of carriers within the limits of 4.5 x 107 <p <2.5 x 10 18 (cm-3) and when the n-type region has a n-type concentration of carriers within the range of

limites de 2 x 1017, n < 1 x 10 8(cm3).  limits of 2 x 1017, n <1 x 10 8 (cm3).

Dans une diode émettrice de lumière la longueur de diffusion des porteurs minoritaires peut devenir grande. Une région radiative mince est insuffisante pour que la plupart des porteurs minoritaires s'y récombinent. De ce point de vue, la plus épaisse est la région radiative. la plus élevée est lefficience de l'émission. Toutefois il existe également une perte d'absorption interne et des conditions optimales pour réduire les défauts du réseau, etc..., qui peuvent imposer une limite supérieure pour l'épaisseur de la région radiative. En  In a light-emitting diode the diffusion length of the minority carriers can become large. A thin radiative region is insufficient for most minority carriers to recombinate. From this point of view, the thickest is the radiative region. the highest is the efficiency of the show. However, there is also a loss of internal absorption and optimal conditions for reducing network faults, etc., which may impose an upper limit for the thickness of the radiative region. In

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conséquence les limites optimales pour l'épaisseur de la région radiative ont été étudier expérimentalement. En accord avec les résultats de ces expériences, l'efficience de l'émission croit lorsque l'épaisseur de la région radiative croît au moins jusqu'à 40fm. L'épaisseur de la région radiative est de préfé- rence égale ou supérieure à 10 tm pour augmenter l'efficience de l'émission et elle est de préférence inférieure à 40.m pour  consequently the optimal limits for the thickness of the radiative region have been studied experimentally. In agreement with the results of these experiments, the efficiency of the emission increases as the thickness of the radiative region increases to at least 40 μm. The thickness of the radiative region is preferably equal to or greater than 10 μm to increase the efficiency of the emission and is preferably less than 40 μm.

des considérations de procédés de fabrication et d'économies.  considerations of manufacturing processes and savings.

D'autres objectifs d'autres particularités et avantages de la présente invention vont résulter de la  Other objects of other features and advantages of the present invention will result from the

description qui va suivre d'exemples de réalisation préférés  following description of preferred embodiments

représentés sur les dessins ci-joints dans lesquels g - la figure 1A est une vue schématique en  shown in the accompanying drawings in which FIG. 1A is a diagrammatic view in FIG.

coupe partielle d'une diode émettrice de lumière à hetero-jonc-  partial section of a hetero-junction light emitting diode

tion, - la figure lB est un diagramme d'écarts énergétiques de la diode émettrice de lumière selon la figure 1A, - les figures 2A et 2B sont respectivement des diagrammes de la concentration en porteurs et de l'écart énergétique dans une partie de la diode émettrice de lumière de la figure 1A, - les figures 3 et 4 sont des graphiques montrant la relation entre la brillante et la concentration en porteurs, - la figure 5 est un graphique montrant la relation entre la brillance et l'épaisseur de la couche radiative, - la figure 6A est une vue schématique en coupe partielle d'une diode émettrice de lumière modifiée par rapport à la figure 1A, - la figure 6B est un diagramme d'écarts énergétiques correspondant à la diode émettrice de lumière de  FIG. 1B is an energy deviation diagram of the light emitting diode according to FIG. 1A; FIGS. 2A and 2B are respectively diagrams of the carrier concentration and the energy deviation in a part of the FIG. light emitting diode of FIG. 1A; FIGS. 3 and 4 are graphs showing the relationship between gloss and carrier concentration; FIG. 5 is a graph showing the relationship between brightness and thickness of the layer; FIG. 6A is a schematic partial sectional view of a light emitting diode modified with respect to FIG. 1A; FIG. 6B is a diagram of energy gaps corresponding to the light emitting diode of FIG.

la figure 6A.Figure 6A.

La figure 1A représente une diode émettrice de lumière GaAlAs à heterojonction. Sur un substrat GaAs de type p, 1, est développée épitaxialement une couche Ga xAlxAs de type p, 2. Une couche Ga1 _AiyAs de type n, 3, est développée épitaxialement sur cette couche 2 de type p pour constituer une hetero-jonction pn, 6. x et y sont choisis de façon à satisfaire à la condition x. y afin de réaliser un profil d'intervalles de bandes tels que celui représenté sur la figure lB si bien que la couche 3 de type n est transparente pour la lumière émise dans la ou1che 2 de type p. En effet la couche 3 de type n a un intervalle de bandes plus large que la couche 2 de type p et  Figure 1A shows a heterojunction GaAlAs light emitting diode. On a p-type GaAs substrate, epitaxially a Ga xAlxAs p-type layer 2 is developed epitaxially. An n-type Ga1 _Alias layer is developed epitaxially on this p-type layer 2 to form a pn hetero-junction. , 6. x and y are chosen to satisfy condition x. in order to achieve a band gap profile such as that shown in FIG. 1B so that the n-type layer 3 is transparent to the light emitted in the p-type gate 2. Indeed, the n-type layer 3 has a wider band interval than the p-type layer 2 and

la lumière émise dans la couche 2 de type p peut être effecti-  the light emitted in the p-type layer 2 can be effectively

vement dérivée à travers la couche 3 de type n mais non pas à travers le substrat 1. La couche 2 detype p présente un certain coefficient d'absorption pour la lumière qui y est émise. Donc plus l'emplacement de l'émission de lumière sera proche de la jonction p n, plus faible sera l'absorption subie par la lumière ainsi emise, Dans -la structure représentée sur la figure 1A, les concentrations de porteurs de la couche 2 de type p et de la couche 3 de type n ont été modifiées de façon variée pour trouver une combinaison optimale des concentrations de porteurs dans ces couches respectives 2 et 3. Uin développement épitaxial à partir d'une solution a été utilisé pour former une  The layer 2 of type p has a certain absorption coefficient for the light emitted therefrom. Therefore, the more the location of the light emission will be close to the pn junction, the lower will be the absorption undergone by the light thus emitted. In the structure shown in FIG. 1A, the concentrations of carriers of the layer 2 of p-type and n-type layer 3 were varied in a variety of ways to find an optimal combination of carrier concentrations in these respective layers 2 and 3. Uin epitaxial growth from a solution was used to form a

hetero-jonction p n.hetero-junction p n.

Le développement 8pitaxial est avantageux  8pitaxial development is advantageous

pour constituer des couches respectives de propriétés électro-  to form respective layers of electronic properties

niques uniformes et de bonnes propriétés de cristal. Autour de la jonction p.n toutefois se produit une diffusion atomique mutuelle qui dans une certaine mesure a pour conséquence un  uniforms and good crystal properties. Around the junction, however, there is a mutual atomic diffusion which to a certain extent

gradient de concentration d'impureté.  gradient of impurity concentration.

Les figures 2A et 2B montrent schématique-  Figures 2A and 2B show diagrammatically

ment la distribution de la concentration d'impureté (figure 2A) et la distribution de l'intexrvalle de bande autour de la jonction pn 6 de la figure lAo Les abscisses représentent la distance dans la direction normale à la jonction pn et sont enregistrées sur la figure 2 A et la figure 2Bo Les ordonnées de la figure 2A représentent la différence ND-NA entre la concentration ND du donneur et la concentration NA de l'accepteuro La concentration du donneur dopë initialement dans la couche 3 de type n est  the distribution of the impurity concentration (FIG. 2A) and the distribution of the band interval around the pn junction 6 of FIG. 1A. The abscissae represent the distance in the direction normal to the pn junction and are recorded on the FIG. 2A and FIG. 2Bo. The ordinates of FIG. 2A represent the difference ND-NA between the concentration ND of the donor and the concentration NA of the acceptor. The concentration of the donor doped initially in layer 3 of type n is

MD0 tandis que la concentration de l'accepteur dopée initiale-  MD0 while the concentration of the acceptor initially doped-

ment dans la région 2 de type p est NA0O Pendant laicroissance épitaxiale, les impuretés de type p et de type n subissent une diffusion La distribution du donneur qui en résulte est représentée par une courbe en tirets it et la distribution de l'accepteur qui en résulte est representée par une courbe en  In p-type region 2 is NA0O During epitaxial merging, p-type and n-type impurities are diffused. The resulting donor distribution is represented by a dashed line and the distribution of the acceptor which is result is represented by a curve in

8 24758038 2475803

tirets 12. En conséquence la distribution résultante totale nette d'impuretés est celle représentée par la courbe 10. Les atomes constituant le semi-conducteur sont soumis à un taux de diffusion moindre. En conséquence la distribution qui en résulte de l'intervalle de bande est plus raide que la distribution  Dashes 12. As a result, the total resulting net distribution of impurities is that represented by curve 10. The atoms constituting the semiconductor are subjected to a lower diffusion rate. As a result the resulting distribution of the band interval is steeper than the distribution

d'impureté comme le montre la courbe 14 de la figure 2B.  impurity as shown in curve 14 of FIG. 2B.

Lorsque l'accepteur (par exemple le zinc) diffuse dans la région 3 de type n à travers la jonction pn 6, la concentration de l'accepteur dans la partie de la région 2 de type p adjacente à la jonction pn décroît. En outre les donneurs diffusés dans la région 2 de type p constituent une  When the acceptor (eg zinc) diffuses into the n-type region 3 through the pn junction 6, the concentration of the acceptor in the p-type region 2 portion adjacent to the pn junction decreases. In addition, the donors diffused in the p-type region 2 constitute a

compensation pour les accepteurs dans cette région. En consé-  compensation for acceptors in this region. As a result

quence la magnitude des concentrations nettes d'impureté autour de la jonction pn décroitt mais le déplacement de la  the magnitude of the net impurity concentrations around the pn junction decreases but the displacement of the

jonction pn ne se produit que de façon relativement difficile.  pn junction occurs only in a relatively difficult way.

Toutefois si la concentration en zinc dans la région 2 de type p choisie trop élevée par comparaison avec la concentration du donneur dans la région 3 de type n, la jonction pn peut être déplacée à l'intérieur de la région 3 initialement de type n qui a un intervalle de bandes plus large. Ceci conduit à l'émission d'une lumière donc plus courte et également à une décroissance de l'efficience de l'émission dûe à un accroissement de la  However, if the concentration of zinc in the p-type region 2 chosen too high compared to the concentration of the donor in the n-type region 3, the pn junction can be displaced within the initially n-type region 3 which has a wider band interval. This leads to the emission of a shorter light and also to a decrease in the efficiency of the emission due to an increase in the

densité d'électrons au bord de la bande de conduction indirecte.  electron density at the edge of the indirect conduction band.

Les expériences sont conduites dans des limites telles que le déplacement mentionné ci-dessus de la  The experiments are conducted in such limits as the displacement mentioned above of the

jonction pn ne se produit pas ou bien est tout-à-fait négligeable.  pn junction does not occur or is quite negligible.

La croissance épitaxiale est effectuée par le procédé de diffé-  Epitaxial growth is effected by the method of

rence de température proposé dans le brevet japonais nO 857545 qui correspond à la demande de brevet US nO 871113. La croissance épitaxiale par refroidissement graduel de la solution est accompagnée par des variations dans la composition, dans la  The temperature range proposed in Japanese Patent No. 857545 which corresponds to US Patent Application No. 871113. The epitaxial growth by gradual cooling of the solution is accompanied by variations in composition,

concentration d'impureté et dans le taux de non-stoechiometrie.  impurity concentration and in the rate of non-stoichiometry.

En conséquence les distributions d'impureté et d'intervalle de bande ne peuvent pas être si plates que le montre les figures 2A et 2B et également les défauts dans les zones ne peuvent pas être réduits de façon particulièrement bonne. Donc la relation entre la brillance et les concentrations d'impureté dans les régions respectives ne peut pas 8tre observée clairement. Par ailleurs, en accord avec le procédé de différence de température, une partie d'alimentation à haute température et une partie de  As a result, the impurity and band gap distributions can not be so flat as shown in FIGS. 2A and 2B and also the defects in the areas can not be reduced particularly well. Therefore, the relationship between brightness and impurity concentrations in the respective regions can not be clearly observed. Moreover, in accordance with the temperature difference method, a high temperature feed portion and a portion of

9 24758039 2475803

croissance à basse température sont maintenues à des tempéra-  low temperature growth are maintained at temperatures below

tures respectives constantes. Le matériau brut se dissous dans la partie alimentation, diffuse à travers la solution et croit dans la partie croissance. En conséquence la croissante épitaxiale est effectuée à une température de croissance cons- tante à partir d'une solution de composition constante. De cette façon une couche épitaxiale de propriétés uniformes peut être obtenues En utilisant plusieurs creusets de solutions et un substrat portant un curseur, des croissances épitaxiales multiples successives peuvent être effectuées. A l'exception de la limite pn o la diffusion atomique de la phase solide modifie la concentration d'impureté et la composition comme le montre la figure 2A et la figure 2B, les variations dans la composition respectives de la couche 2 Ga1x Ai As et de la x couche 3 Gal AlyAs, c'està-dire x et Ay, peuvent 4tre facilement réduites de façon à ne pas être supérieures à 0,01 et peuvent ramenées au-dessous de 0,002 même si la couche épitaxiale a une épaisseur non inférieure à 10)m. A titre de comparaison la composition x de A1 dans la couche GaI Al As développée par le procédé de refroidissement graduel a tendance à diminuer x lorsque s'accroit la durée de la croissance, et cette tendance est habituellement accompagnée par une variation  respective constant rates. The raw material dissolves in the feed part, diffuses through the solution and grows in the growth part. As a result, the epitaxial growth is carried out at a constant growth temperature from a solution of constant composition. In this way an epitaxial layer of uniform properties can be obtained. By using a plurality of solution crucibles and a slider-carrying substrate, successive multiple epitaxial growths can be made. With the exception of the limit pn0, the atomic diffusion of the solid phase modifies the impurity concentration and the composition as shown in FIG. 2A and FIG. 2B, the variations in the respective composition of Ga1x layer Ai As and of the 3 Gal AlyAs layer, i.e. x and Ay, can be easily reduced so as not to be greater than 0.01 and can be reduced below 0.002 even if the epitaxial layer has a non-inferior thickness at 10) m. By way of comparison, the composition x of A1 in the GaI Al Al layer developed by the gradual cooling process tends to decrease when the growth time increases, and this tendency is usually accompanied by a variation.

x de l'ordre de b x - 0.02 pour 10 m d'épaisseur.  x of the order of b x - 0.02 for 10 m of thickness.

Les résultats expérimentaux sont représentés sur les figures 3 et 4 dans lesquelles les abscisses représentent les concentrations p et n en porteurs dans la couche de type p (figure 3) et dans la couche de type n (figure 4), tandis que  The experimental results are shown in FIGS. 3 and 4 in which the abscissas represent the concentrations p and n in carriers in the p-type layer (FIG. 3) and in the n-type layer (FIG.

les ordonnées représentent la brillance en millicandelas.  the ordinates represent the brightness in millicandelas.

On peut voir que la brillance est élevée c'est-à-dire que l'efficience d'émission est élevée dans les limites de 4.5 x 1017cm-3 < p < 2.5 x 10 8cm3 2.0 x 1017cm 3 4 n r 1.0 x 1018 cm-3 De façon bien préférable les concentrations p et n de porteurs peuvent être choisies dans les limites de: 8 0 x 10 7cm-3 p 2.0 x 10 8cm3 2.0 x 1017cm 3 < n 890 x 1017cm-3  It can be seen that the gloss is high, ie the emission efficiency is high within the limits of 4.5 x 1017cm-3 <p <2.5 x 10 8cm3 2.0 x 1017cm 3 4 nr 1.0 x 1018 cm Most preferably, the concentrations p and n of carriers can be chosen within the limits of: 8 × 10 -7 cm-3 × 2.0 × 10 -8 cm 3 2.0 × 10 17 cm 3 <δ 890 × 10 17 cm -3

24758032475803

Les limites de concentration de porteurs suivantes 8.0 x 10lcm-3 p 2.0 x 1018cm3 4.0 x 1017cm3 A n -:8.0 x 1017cm 3  The following carrier concentration limits 8.0 x 10lcm-3p 2.0 x 1018cm3 4.0 x 1017cm3 A n -: 8.0 x 1017cm 3

sont en outre préférables.are also preferable.

Il est par ailleurs préférable que la concentration d'accepteurs p soit choisie plus grande que la  It is also preferable that the acceptor concentration p be chosen greater than the

concentration de donneurs n, p > n, pour diminuer la den-  concentration of donors n, p> n, to decrease the den-

sité de défauts dans la région de type n. Il est à souligner  of defects in the n-type region. It must be emphasized

ici que les concentrations p et n de porteurs mentionnées ci-  here that the concentrations p and n of carriers mentioned below

dessus correspondent aux concentrations d'accepteurs et de  above correspond to the concentrations of acceptors and

donneurs NA0 et NDO expliquées en relation avec la figure 2A.  NA0 and NDO donors explained in connection with Figure 2A.

La composition x de la couche 2 Ga xAlxAs de type p était choisie dans les limites de 0.30 x z_0.37 1.5 puisque la composition y de la couche 3 Ga1lyAlyAs de type n était choisie dans les limites de 0.40 c y 0.70. Lorsque la composition d'aluminium dépasse le niveau d'environ 0,40, la transition indirecte vient dominante et abaisse l'efficience de l'émission. Néanmoins lorsque la composition de l'aluminium est audessous de 0,30 la longueur d'ondes de l'émission se décale vers une région de basse sensibilité visuelle. La composition peut être déterminée par la microanalyse aux rayons X, mais la valeur obtenue peut varier en fonction du procédé de calibration utilisé. La composition peut être déterminée de façon plus précise en mesurant la longueur d'ondes de pointe de l'émission. La relation entre l'énergie photonique hd et la composition x dans la région de transition directe de Ga1 xAlxAs peut 8tre représentée par: hi (eV) = 1.371 + 1.429x L'énergie photonique h' et la longueur d'ondes d'émission 7(A) sont liées par l'équation  The composition x of the p-type layer Ga xAlxAs 2 was chosen within the limits of 0.30 × z_0.37 1.5 since the composition y of the n-type Ga1lyAlyAs layer 3 was chosen within the limits of 0.40 c 0.70 y. When the aluminum composition exceeds the level of about 0.40, the indirect transition is dominant and lowers the efficiency of the emission. However, when the aluminum composition is below 0.30, the emission wavelength shifts to a region of low visual sensitivity. The composition can be determined by X-ray microanalysis, but the value obtained can vary depending on the calibration method used. The composition can be determined more precisely by measuring the peak wavelength of the emission. The relation between the photon energy hd and the composition x in the Ga1 xAlxAs direct transition region can be represented by: hi (eV) = 1.371 + 1.429x The photon energy h 'and the emission wavelength 7 (A) are related by the equation

1= 12400/h-) (A).1 = 12400 / h-) (A).

Entre les limites étroites 6550A;e)k,6900A  Between the narrow limits 6550A; e) k, 6900A

la relation entre la longueur d'ondes d'émission et là composi-  the relationship between the emission wavelength and

tion peut être représentée approximativement par:  can be represented approximately by:

7(A) = 8468 - 5260x.7 (A) = 8468-5260x.

La dispersion de la longueur d'onde de pointe observée dans le spectre d'émission était inférieure à + 5A (+ 0.0015eV) autour de 6650Ao Cette valeur correspond à il 2475803 une varx-iat-in de icmposition de moins de 0,002. La concentration en porteurs peut.tre mesurée par exemple en formant des contacts  The dispersion of the peak wavelength observed in the emission spectrum was less than + 5A (+ 0.0015eV) around 6650Ao. This value corresponds to a varation of less than 0.002. The carrier concentration can be measured for example by forming contacts

de Schottky sur une surface pliée en angle.  of Schottky on a folded surface at an angle.

On va maintenant décrire l'effet de l'épais-  We will now describe the effect of thickening

seur de la xégion radia.tx-e. Si la régior rayonnante ne présente pas d'absorption po-ur la lumiere émise, l'épaisseur de cette région radiative est de préférence beaucoup plus grande que la longueur de diffusion L = D. yne couche épitaxiale développée par le procédé de refroidissement graduel a une durée de vie i des porteurs minoritaires de l'ordre de 3 ns zu moins et une constante -9 de diffusion D de l'ordre de 100 cri-/s oU m0oDS grâce à quoi  of the xregion radia.tx-e. If the radiant region has no absorption for the light emitted, the thickness of this radiative region is preferably much greater than the diffusion length L = D. an epitaxial layer developed by the gradual cooling method a a lifetime of the minority carriers of the order of 3 ns zu minus and a constant -9 diffusion D of the order of 100 cs / s oU m0oDS thanks to what

la longueur de diffusion était estimée 9tre de l'ordre de 5 m.  the diffusion length was estimated to be around 5 m.

Pour provoquer la recombinalson de la majorité des porteurs mino-  To induce the recombination of the majority of the minor carriers

ritaires injectés dans la régio! rayonnante cette région radia-  rites injected into the regio! radiating this radiant region

tive devrait avoir une épaisseur beaucoup plus grande que la longueur de diffusion. Cependant la lumière qui est émise à l'interieur de la région radiative subie une absorption interne et la croissance d'une couche tres épaisse est difficile par le procédé de refroldissement graduel et rend la diode émettrice de  It should be much thicker than the diffusion length. However, the light that is emitted inside the radiative region undergoes internal absorption and the growth of a very thick layer is difficult by the gradual refrolding process and makes the transmitting diode

lumière coteuse. Habituellement l'ipai3seur de la région rayon-  expensive light. Usually the ipai3seur of the region ray-

nantea été choisie de l'ordre de 1 à 2 yvm.  nantea was chosen in the order of 1 to 2 yvm.

eelonr le procédé de diffé'rence de tempéra-  according to the process of difference of temperature

ture des couches épitaxiales avec de bonnes propriétés de cristal peuvent Ctre obtenues. Par exemple la durée de vie des- porteurs minoritaires peu+ t tre de l'ordre de t0 ns et la constante de diffusion peut etrs de l'ordre de 300 cm2/s. L'auteur de la présente inventicn a étudié expérimentalement la dépendance  epitaxial layers with good crystal properties can be obtained. For example, the lifetime of the minority carriers may be of the order of t0 ns and the diffusion constant may be of the order of 300 cm 2 / s. The author of the present invention studied experimentally the dependence

entre l'efficience d'eémission et l'épaisseur de la région rayon-  between the efficiency of emission and the thickness of the

-0 nante de type p développée par le piocédé de difference de tempé-  -0 p-type nant developed by the temperature difference method

rature, Les résultats expérimentaux sur les diodes éméttrices de lumière ayant une lorngueur d'ondes d'émission de o pointe de 66C50A snt repr-sentés sur la figure 3. Les diodes  The experimental results on light-emitting diodes having a peak emission wavelength of 66C50A are shown in Figure 3. The diodes

emettrices de!%îmmere ayaY- une longueur d'ondes d'émission d'en-  emitters of a range of transmitters of

viron 6550 à 6900 A montraêen egalement une tendance similaire  viron 6550 to 6900 A shows also a similar trend

comme le montre la figure 5.as shown in Figure 5.

La figue m re montre qu'au moins jusqu'à environ 40,sm une efficienc d'émission plus élevée est obtenue - partir do:r na:. sst pluas grande ie la rdgion rayonnante. Il  Fig. Shows that at least up to about 40, a higher emission efficiency is obtained from: The radiant region is much larger. he

12 247580312 2475803

y a lieu de souligner que la région ayonnan- est développée par le procédé de différence de température et présente des  It should be emphasized that the region ayonnan- is developed by the process of temperature difference and presents

propriétés très uniformes dans toute son épaisseur.  very uniform properties throughout its thickness.

Lorsque l'épaisseur est inférieure à m l'efficience d'émission décroït rapidement. Entre environ 5 Am  When the thickness is less than m the emission efficiency decreases rapidly. Between about 5 Am

et environ 17 m l'efficience d'émission s'accroit avec tl'épais-  and about 17 m the efficiency of emission increases with the

seur mais montre une tendance à la saturation. On observe une sorte de noeud aux environs de 17lm. Au-dessus de 17 m l'efficieme d'émission augmente à nouveau. Au-dessus d'environ 30 m on observe à nouveau un certain degré de la tendance la saturation. En conséquence il est souhaitable de choisir pour l'épaisseur de la région radiative au moins environ 5m, de préférence plus de 10 om, et en outre de préférence plus de 17km. Les épaisseurs supérieures à 40>,%m, au moins dans l'état présent de la technique de fabrication, ne sont pas faciles à  but shows a tendency to saturation. There is a kind of knot around 17lm. Above 17 m the emission efficiency increases again. Above about 30 m again some degree of saturation tendency is observed. Therefore it is desirable to choose for the thickness of the radiative region at least about 5m, preferably more than 10μm, and more preferably more than 17km. Thicknesses greater than 40>,% m, at least in the present state of the manufacturing technique, are not easy to

réaliser et ne sont pas économiques.  realize and are not economical.

Aux conditions optimales dépaisseurs, de concentrations d'impuretés et de compositions, les diodes émettrices de lumière GaAlAs moulées avec de la résine epoxy ont été notées comme présentant une efficience d'émission externe d'environ 4 % (efficience d'émission interne d'environ  At the optimum thickness, impurity concentration and composition conditions, the GaAlAs light emitting diodes molded with epoxy resin were noted to have an external emission efficiency of about 4% (internal emission efficiency). about

27 %).27%).

La diminution rapide de l'efficience d'émission au-dessous d'une épaisseur d'environ 5 P m peut être  The rapid decrease in emission efficiency below a thickness of about 5 μm may be

envisagée comme suit.considered as follows.

Bien que le réseau de Gai xAlxAs s'adapte  Although the Gay xAlxAs network is adapting

bien avec celui de GaAs par comparaison avec d'autres hetero-  well with that of GaAs compared to other heterogeneous

jonction tels que GaAs-GaAs lxP x, le substrat GaAs a habituel-  such as GaAs-GaAs lxP x, the GaAs substrate usually

lement une pureté moins bonne et une densité de défaut plus élevée que la couche épitaxiale Ga Al xAs. Donc de tels défauts de réseaux et les apports d'impuretés peuvent être transférés et produire des effets dans la couche épitaxiale au-delà de l'hetero-jonction dans une certaine mesure. Des couches épitaxiales excessivement minces peuvent 8tre davantage influencées par les défauts et/ou les impuretés dans le substrat, ce dont il résulte une efficience d'émission moins bonne. La limite supérieure de l'épaisseur pratique de la couche étaxiale  It has a lower purity and a higher defect density than the GaAl xAs epitaxial layer. Thus such lattice defects and impurity inputs can be transferred and produce effects in the epitaxial layer beyond the heterojunction to some extent. Excessively thin epitaxial layers may be further influenced by defects and / or impurities in the substrate resulting in poorer emission efficiency. The upper limit of the practical thickness of the étaxial layer

est déterminée par les techniques de fabrication et le coût. Une modification de la structure de la diode émettrice de lumière et qui  is determined by manufacturing techniques and cost. A modification of the structure of the light emitting diode and which

permet d'obtenir une efficienceAchieves efficiency

13 247580313 2475803

élevée d'émission par un procédé simple va maintenant être décrite. Lorsque une couche 2 Ga xAl xAs de type p est d4ve!oppEe sur un substrat GaAs, 1, de type p+ qui a une concentration d'accepteur beaucoup plus élevée que celle de la couche épitaxiale 2, les atomes accteurs dans le substrat 1 diffusent dans la couche épitaxiale Ga1_x AlxAs de type p + pour former une fine couche 8 Ga Al As de type p comme le 1-x x montre la figure 6A. La couche GaI Al As 8 de type p+ a un potentiel plus élevé que la couche 2 Ga 1xAlxAs de type p pour les électrons comme le montre la figure 6B. La différence de potentiel représentée par q sur la figure 6B sert à réfléchir des électrons injectés à partir de la couche Ga _yAlyAs, 3, de type n à travers la jonction pn 6. Les électrons réfléchis peuvent avoir la possibilité de recombinaison radiative dans la couche Galx Ai As, 2, de type p. La couche Ga xAlxAs, 8, de type p+ peut gtre form4e bien entendu par croissance épitaxiale mais il est de beauczup préférable qu'elle soit formée en utilisant la diffusion à partir du substrat sans accroître le nombre des opérations de fabrication comme celà a été décrit ci-dessus. Pour provoquer une telle diffusion, le substrat doit être dope avec un accepteur ayant une grande constante de diffusion. Donc il est préférable d'utiliser un  high emission by a simple method will now be described. When a p-type layer 2 Ga xAl xAs is oppEe on a GaAs substrate, 1, of p + type which has a much higher acceptor concentration than that of the epitaxial layer 2, the atom atoms in the substrate 1 diffuse in the p + type Ga1_x AlxAs epitaxial layer to form a thin p-type GaAl Al 8 Ga layer as 1-xx shows Figure 6A. The p + type GaAs Al As 8 layer has a higher potential than the p-type Ga 1AlAlAs layer for electrons as shown in FIG. 6B. The potential difference represented by q in FIG. 6B serves to reflect electrons injected from the n-type Ga _yAlyAs layer, 3, through the pn junction 6. The reflected electrons may have the possibility of radiative recombination in the layer Galx Ai As, 2, type p. The p + type Ga x Al x As 8 layer can be formed, of course, by epitaxial growth, but it is much better that it be formed using diffusion from the substrate without increasing the number of manufacturing operations as described. above. To cause such diffusion, the substrate must be doped with an acceptor having a large diffusion constant. So it is better to use a

substrat de type p+ dope au zinc.substrate type p + dope zinc.

La barrière de potentiel formée par la différence dans la concentration des porteurs n'est pas très élevée. Donc il est souhaitable que l'épaisseur de la couche Ga Ai As, 8, de type p+ ne soit pas beaucoup plus petite 1-x x  The potential barrier formed by the difference in carrier concentration is not very high. So it is desirable that the thickness of the layer Ga Ai As, 8, of type p + is not much smaller 1-x x

que la longueur de diffusion à l'intérieur de cette couche.  as the diffusion length inside this layer.

La hauteur de la barrière de potentiel est déterminée par la concentration d'accepteurs p de la couche Ga xAl xAs, 8, hautement dopée et par la concentration  The height of the potential barrier is determined by the concentration of acceptors p of the highly doped layer Ga xAl xAs, 8, and the concentration

d'accepteurs p de la couche Ga xAlxAs, 2, développée épitaxia-  of acceptors p of the Ga xAlxAs layer, 2, developed epitaxially

lement selon la relation:according to the relationship:

3 = KT ln(p+ /p).3 = KT ln (p + / p).

Environ une moitié des électrons évite la diffusion lorsque  About half of the electrons avoid diffusion when

p+ 2.7p......... (1).p + 2.7p ......... (1).

et la plupart des électrons évite la diffusion lorsque p 7.5p.........(2)  and most electrons avoid diffusion when p 7.5p ......... (2)

1 4 24758031 4 2475803

en accord avec la distribution de Maxwell'Boltzmano Si l'impureté du substrat GaAs, 1, de type p est le zinc, la concentration d'impureté dans la partie de la couche Ga1 AI As, 2, adjacente au substrat 1 est très voisine de celle du substrat 1. Par exemple lorsque le substrat  in agreement with the Maxwell'Boltzmano distribution If the impurity of the GaAs substrate, 1, of the p type is zinc, the impurity concentration in the part of the Ga1AlAs layer, 2, adjacent to the substrate 1 is very close that of the substrate 1. For example when the substrate

GaAs, 1, de type p a une concentration d'impureté zinc infé-  GaAs, 1, of type p has a lower zinc impurity concentration

rieure à 1 x 1019cm -3, et lorsque une couche Ga1 Al As, 2, de  than 1 x 1019cm -3, and when a Ga1 Al As layer, 2, of

1-X X 8 31-X X 8 3

type p ayant une concentration d'accepteurs d'environ 1 x 1018cm est développée sur ce substrat, une couche Ga Al As, 8, de --X type p+ satisfaisant à la condition (2) peut être produite. Il y a lieu de noter que cet effet apparaît seulement lorsque la couche épitaxiale a une composition uniforme puisque une barrière de potentiel d'environ 46 meV correspond à une différence de  p-type having an acceptor concentration of about 1 x 1018cm is developed on this substrate, a layer Ga Al As, 8, of -X p + type satisfying condition (2) can be produced. It should be noted that this effect only occurs when the epitaxial layer has a uniform composition since a potential barrier of about 46 meV corresponds to a difference in

composition à x d'environ 0,03.x composition of about 0.03.

Bien que la description ait portée sur un  Although the description

nombre limité d'exemples de réalisation, le cadre de la présente invention n'est pas limité à ces réalisations. Par exemple une petite quantité de phosphore (P) peut 9tre ajoutée à la région de  limited number of exemplary embodiments, the scope of the present invention is not limited to these embodiments. For example a small amount of phosphorus (P) can be added to the

type p et/ou à la région de type n pour améliorer encore l'adap-  type p and / or the n-type region to further improve the adaptation

tation des réseaux sans entraîner de modifications substantielles des autres propriétés physiques. Une meilleure adaptation des  networks without substantial changes in other physical properties. Better adaptation of

réseaux réduira les défauts de réseaux telles que des disloca-  networks will reduce network faults such as dislocations

tions inadaptées à l'hetero-jonction et améliore l'efficience d'émission. D'autres modifications et combinaisons des exemples de réalisation décrits sont évidentes pour les spécialistes.  unsuitable for hetero-junction and improves the efficiency of emission. Other modifications and combinations of the described embodiments are obvious to those skilled in the art.

1 5 24758031 5 2475803

Claims (9)

REVENDICATIONS 1.- Diode émettrice de lumière à hetero-  1.- Diode emitting light to hetero jonctiorn, diode émettrice de lumière caractérisée en ce qu'elle comporte une hetero-jonction pn de semi-conducteurs compound du groupe 1-11-V principalement composée de Ga ou de Ga et de Al comme éléments du groupe IIi et de As comme élément du groupe V cette diode émettrice de lumière comportant:  jonctiorn, a light-emitting diode, characterized in that it comprises a compound semiconductor semiconductor hetero-junction of the group 1-11-V mainly composed of Ga or Ga and Al as elements of group IIi and As as element of group V, this light-emitting diode comprising: = une région de semi-conducteur de type p ayant une concentra-  = a p-type semiconductor region having a concentration tion de porteurs p dans les limites suivantes 4. x 10 cm-'3 p 2.5 x 1018cm3 - une région de semi=conducteur de type n ayant un intervalle de bande plus large que celui de la région de type p et une concentration de porteurs n se situant dans les limites suivantes g  of carriers p within the following limits: 4.times.10.sup.-3 cm.sup.-2.5 x 1018 cm.sup.3 - an n-type semi-conductor region having a wider band gap than that of the p-type region and a concentration of carriers n within the following limits g 18 318 3 2 x 101 cm3 n 1 x 10 cm et constituant l'hetero-jonction pn avec la région de type p.  2 x 101 cm3 n 1 x 10 cm and constituting the pn heterojunction with the p-type region. 2.- Diode émettrice de lumière à hetero-  2.- LED emitting light to hetero jonction selon la revendication 1, caractérisée en ce que la  junction according to claim 1, characterized in that the concentration p en porteurs de la région de type p est princi-  p concentration in carriers of the p-type region is mainly palement déterminée par un dopage d'impureté, constituée par  determined by impurity doping, constituted by du zinc, effectué dans cette région.  zinc, made in this region. 3.- Diode émettrice de lumière à hetero-  3.- LED emitting light to hetero jonction selon l'une quielonque des revendications 1 et 2,  joining according to one of the claims 1 and 2, caractérisée en ce que les concentrations en porteurs satisfont  characterized in that the carrier concentrations satisfy à la condition p > n.with the condition p> n. 4.- Diode émettrice de lumière à hetero-  4.- LED emitting light to hetero jonction selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un substrat GaAs de type p ayant une concentration en porteurs supérieure à celle de la région de type p, la région  junction according to claim 1, characterized in that it comprises a p-type GaAs substrate having a higher carrier concentration than that of the p-type region, the region de type p étant disposée sur ce substrat et ayant une composi-  p-type being disposed on this substrate and having a composition tion s'exprimant essentiellement par a a1 Alx As, la région de type n étant disposée sur cette région de type p ayant une composition s'exprimant essentiellement par Ga yAlyAs, o x (y. o Diode émettrice de lumière à hetero- jonction selon la revendication 4, caractérisée en ce que x  This expression is essentially expressed by a a1 Alx As, the n-type region being disposed on this p-type region having a composition essentially expressing Ga yAlyAs, wherein the heterojunction light emitting diode is claim 4, characterized in that x satisfait la condition g 03 <'_ x J 0.37.  satisfies the condition g 03 <'_ x J 0.37. 16 24758032475803 6.- Diode émettrice de lumière à hetero-  6.- LED emitting light to hetero jonction selon la revendication 1i caractérisée en ce que la  junction according to claim 1, characterized in that the région de p a une épaisseur au moins de l'ordre de 5.  region of p has a thickness of at least about 5. 7.- Diode émettrice de lumière à hetero-  7.- LED emitting light to hetero jonction selon la revendication 19 caractérisée en ce que la  junction according to claim 19 characterized in that the région de type p a une épaisseur au moins de l'ordre de 10 "m.  p-type region has a thickness of at least about 10 "m. 8.- Diode émettrice de lumière à hetero-  8.- Diode emitting light to hetero jonction selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5,  junction according to any one of claims 1, 4 and 5, caractérisée en ce que la région de type p a une épaisseur au  characterized in that the p-type region has a thickness at moins de l'ordre de 17 m.less than 17 m. 9.- Diode émettrice de lumièere a hetero-  9.- Light emitting diode has hetero jonction selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une autre région de type p ayant essentiellement la  junction according to claim 4, characterized in that it comprises another region of type p essentially having the même composition que la première région de type p et une concen-  same composition as the first p-type region and a concentration tration en porteurs p+ et qui est disposée entre le substrat et la première région de type p, la concentration en porteurs + p satisfaisant à la condition s +  in p + carriers which is disposed between the substrate and the first p-type region, the carrier concentration + p satisfying the condition s + p > 2.7p.p> 2.7p. 10.- Diode émettrice de lumière à hetero-  10.- LED emitting light to hetero jonction selon l'une quelcoripe des revendications 1 et 9,  junction according to any one of claims 1 and 9, caractérisée en ce que la variation A x de x à travers la  characterized in that the variation A x of x across the première région de p satisfait à la condition g 4 x 4 0.01.  first region of p satisfies the condition g 4 x 4 0.01.
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